藍(lán)牙mesh網(wǎng)絡(luò) 市場(chǎng)上的低功耗藍(lán)牙設(shè)備 低功耗藍(lán)牙 低功耗藍(lán)牙（Bluetooth Low Energy）是一項(xiàng)相當(dāng)成功的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。如今已經(jīng)很難找到不支持低功耗藍(lán)牙的智能手機(jī)或平板電腦了?？梢哉f(shuō)它是可穿戴技術(shù)興起的關(guān)鍵因素。在醫(yī)療設(shè)備、智能家居設(shè)備、傳感器等很多設(shè)備中，低功耗藍(lán)牙的身影隨處可見(jiàn)。 目前有數(shù)十億支持低功耗藍(lán)牙的設(shè)備已投入使用。那么，這些設(shè)備都能成為藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)的一員嗎？這也是本文將會(huì)回答的問(wèn)題。知道你已經(jīng)迫不及待，早想對(duì)著電腦屏幕、平板電腦或手機(jī)大喊“天吶，快告訴我吧！”, 我就不賣(mài)關(guān)子啦： 答案就是YES。 低功耗藍(lán)牙設(shè)備只要具有正確的低功耗藍(lán)牙功能和一些附加軟件，就能加入藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)中。以智能手機(jī)為例，可能只需要一個(gè)可以與藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)對(duì)話(huà)的普通應(yīng)用程序（App）就足夠了。換句話(huà)說(shuō)，這是任何開(kāi)發(fā)者都能編寫(xiě)的應(yīng)用程序。 未??充滿(mǎn)無(wú)限可能性，現(xiàn)在就讓我們一探究竟吧！ 承載層（bearer layer） 要了解非mesh低功耗藍(lán)牙設(shè)備如何成為藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)的一員，我們需要回顧一下藍(lán)牙m(xù)esh協(xié)議棧（見(jiàn) ）。 圖 1 – 藍(lán)牙m(xù)esh協(xié)議棧 藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)采用低功耗藍(lán)牙作為其射頻通信協(xié)議棧。而具體如何使用，則是藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧最底層的承載層需要負(fù)責(zé)的工作。 目前定義了兩個(gè)承載層：廣播承載層 (advertising bearer)和GATT承載層 (GATT bearer)。藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)設(shè)備默認(rèn)使用的是廣播承載層，它負(fù)責(zé)在低功耗藍(lán)牙廣播數(shù)據(jù)包內(nèi)收發(fā)藍(lán)牙m(xù)esh數(shù)據(jù)包。 具有低功耗藍(lán)牙協(xié)議棧、能夠進(jìn)行廣??和掃描的設(shè)備具有基本的、必備的低功耗特性，因此能夠支持廣播承載層、乃至完整的藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。 既不支持也無(wú)法升級(jí)使用廣播承載層的設(shè)備，則必須使用GATT承載層。使用GATT承載層時(shí)需要將藍(lán)牙m(xù)esh協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）封裝在代理協(xié)議（Proxy Protocol）中，我們將在下文中對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)介紹。 節(jié)點(diǎn)與特性 成為藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)中一員的設(shè)備被稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)(Node)。很多種產(chǎn)品類(lèi)型都能夠成為節(jié)點(diǎn)：照明燈、燈具開(kāi)關(guān)、溫控器、窗鎖、占用傳感器等。然而，無(wú)論產(chǎn)品類(lèi)型如何，節(jié)點(diǎn)都可能提供某些超出其產(chǎn)品本身功能的特定藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 藍(lán)牙m(xù)esh規(guī)格定義了節(jié)點(diǎn)可能擁有的特性。具有這些特性中的一個(gè)或多個(gè)，即表示節(jié)點(diǎn)可以在網(wǎng)絡(luò)中扮演相應(yīng)的特殊角色。定義的特性包括： 代理節(jié)點(diǎn)（Proxy Node） 圖 2 – 代理節(jié)點(diǎn) 非mesh低功耗藍(lán)牙設(shè)備成為藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)成員的過(guò)程中，代理節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵。代理節(jié)點(diǎn)的根本目的是執(zhí)行承載層轉(zhuǎn)換。它能夠?qū)崿F(xiàn)從廣播承載層到GATT承載層的轉(zhuǎn)換，反之亦然。因此，不支持廣播承載層的設(shè)備可通過(guò)GATT連接來(lái)收發(fā)各類(lèi)藍(lán)牙m(xù)esh消息。 節(jié)點(diǎn)可通過(guò)在特性字段中設(shè)置代理特性位（proxy feature bit），來(lái)表示自身可用作代理節(jié)點(diǎn)。特性字段是所有節(jié)點(diǎn)都具有的成分?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)的一部分。 藍(lán)牙m(xù)esh代理服務(wù) 代理節(jié)點(diǎn)(Proxy Node)可實(shí)施稱(chēng)為mesh代理服務(wù)的GATT服務(wù)，即本文中的“代理服務(wù)器(Proxy Server)”。mesh代理服務(wù)包含兩個(gè)GATT特性：mesh代理數(shù)據(jù)輸入和mesh代理數(shù)據(jù)輸出。代理客戶(hù)端(Proxy Client) 使用“GATT Write Without Response”子程序，將代理協(xié)議（見(jiàn)下圖）PDU寫(xiě)入mesh代理數(shù)據(jù)輸入特性，并從GATT通知中的mesh代理數(shù)據(jù)輸出特性接收代理協(xié)議PDU。這就是互聯(lián)GATT設(shè)備通過(guò)代理節(jié)點(diǎn)在藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的機(jī)制。 圖 3 – 代理服務(wù)器與代理客戶(hù)端 發(fā)現(xiàn)代理節(jié)點(diǎn) 低功耗藍(lán)牙設(shè)備使用GAP廣播來(lái)幫助其他設(shè)備發(fā)現(xiàn)自己。藍(lán)牙m(xù)esh代理節(jié)點(diǎn)使用完全相同的技術(shù)，即通過(guò)“GAP可連接型廣播（connectable advertising）數(shù)據(jù)包”，對(duì)自身的可用性、可作為代理節(jié)點(diǎn)的角色、及其身份進(jìn)行廣播。 GAP廣播數(shù)據(jù)包中包含各類(lèi)字段，稱(chēng)為廣播類(lèi)型（AD Type）。核心規(guī)格附錄中對(duì)廣播類(lèi)型進(jìn)行了定義。代理節(jié)點(diǎn)會(huì)在廣播數(shù)據(jù)包中包含以下字段： 表 1 – mesh代理廣播 服務(wù)數(shù)據(jù)廣播類(lèi)型的內(nèi)容還需經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢查。 網(wǎng)絡(luò)ID是從網(wǎng)絡(luò)密鑰（NetKey – 參照《解密藍(lán)牙m(xù)esh系列 | 第六篇》）派生而來(lái)的唯一公共標(biāo)識(shí)符。節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)由代理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的單播地址和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符的組合派生而來(lái)，例如啟用該標(biāo)識(shí)的子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)ID。 如果代理服務(wù)器是多個(gè)子網(wǎng)的成員，則它將對(duì)包含每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)ID廣播數(shù)據(jù)包進(jìn)行交替操作，每次處理一個(gè)廣播數(shù)據(jù)包。 節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)廣播的主要用途是將啟動(dòng)配置設(shè)備（Provisioner）快速連接至剛剛完成啟動(dòng)配置的節(jié)點(diǎn)，從而完成新節(jié)點(diǎn)的配置。 代理協(xié)議 代理客戶(hù)端和代理服務(wù)器使用代理協(xié)議進(jìn)行通信，并向?qū)Ψ桨l(fā)送代理PDU。這些PDU就像是存放各類(lèi)藍(lán)牙m(xù)esh PDU的容器。 藍(lán)牙m(xù)esh接入消息使用核心藍(lán)牙m(xù)esh協(xié)議棧，因此消息包含在網(wǎng)絡(luò)PDU內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)PDU可被封裝在代理PDU中。 藍(lán)牙m(xù)esh配置文件規(guī)格中定義了各種Beacon，包括未經(jīng)啟動(dòng)配置的設(shè)備Beacon、以及安全網(wǎng)絡(luò)Beacon?？赏ㄟ^(guò)代理協(xié)議將藍(lán)牙m(xù)esh Beacon納入網(wǎng)絡(luò)。 啟動(dòng)配置過(guò)程涉及其自身協(xié)議，且啟動(dòng)配置PDU也可在代理PDU內(nèi)進(jìn)行交換。 最后，代理客戶(hù)端和代理服務(wù)器可以交換特殊的代理配置消息，這些消息也可被封裝于代理PDU中。 大多數(shù)類(lèi)型的mesh數(shù)據(jù)可使用代理協(xié)議進(jìn)行交換，因此可通過(guò)連接至代理節(jié)點(diǎn)的GATT客戶(hù)端進(jìn)行收發(fā)。